[發明專利]一種雙鈣鈦礦型近紅外發光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111155861.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114196404A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 萬婧;周強;卿松;張茜;汪正良;唐懷軍;郭俊明
• 申請（專利權）人: 云南民族大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種雙鈣鈦礦型近紅外發光材料，化學組成為Rb₂NaY_1?xF₆:xCr³⁺，其中，x為摻雜的鉻離子相對于釔離子所占的摩爾百分比系數，且0x≤0.15；制備方法：(1)稱取氟化銣80?85份、氟化鈉15?20份、氟化釔55?40份、氟化鉻0?6份；(2)將稱取好的氟化銣、氟化鈉、氟化釔、氟化鉻加入至研缽中，研磨30分鐘以上，使原料充分混勻；(3)將研磨好的原料放入管式爐中，在650?700℃下高溫反應8?10小時，即得產物。本發明以正三價過渡金屬Cr³⁺為摻雜離子，以雙鈣鈦礦型氟化物為基質，制得了一種發射近紅外光的發光材料。

技術領域

本發明涉及無機功能材料技術領域，更具體的說是涉及一種雙鈣鈦礦型近紅外發光材料及其制備方法。

背景技術

鹵化物雙鈣鈦礦，通式A₂B^IB^IIIX₆(A和B^I＝Cs，Rb，Ag，K，Na，Li等；B^III＝Al，Ga，In，Sc等；X＝F，Cl，Br或I)，是在鹵化物鉛基鈣鈦礦基礎上衍生出的雙八面體對稱結構([B^IX₆]和[B^IIIX₆])交替排列、化學性質穩定、載流子壽命長、無毒、光電性質優良的全無機半導體材料。雙鈣鈦礦型無機化合物晶體結構穩定、光電性能優越，合成途徑多樣，應用于發光領域時具有較寬的發射峰和可調節的禁帶寬度，且成本低廉，故備受關注。

鹵鎢燈作為傳統的近紅外光源，響應時間慢、壽命短、體積龐大，因此在應用上受到了限制；AlGaAs近紅外光源(LEDs)雖然體積小、壽命長，但卻存在發射譜帶窄(＜50nm)的缺點。近年來，正三價鉻離子激活的鹵化物雙鈣鈦礦近紅外發光材料因背景噪聲低，壽命長，體積小，穩定性好，對人體組織無害等優點受到了科研工作者的關注，被廣泛運用在光通訊、食品成分檢測、無創組織檢測、癌癥早期診斷等方面。目前寬帶近紅外光源的研發因轉化效率低、輸出功率小、發射譜帶不寬，尚不能滿足所有應用需求，而解決上述問題的途徑之一在于新型高效寬帶近紅外熒光粉的研制。

因此，開發一種具有高效藍光吸收、發射譜帶寬、穩定性好且制備簡單的近紅外發光材料具有重要意義。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種雙鈣鈦礦型近紅外發光材料及其制備方法，以正三價過渡金屬鉻離子為發光中心，通過正三價鉻離子對基質中正三價釔離子格位的取代，實現化學式組成為Rb₂NaY_1-xF₆:xCr³⁺的發光材料在紫外區、藍光區的吸收和在近紅光區的發射，且Cr³⁺的加入不會改變基質材料的晶格結構。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙鈣鈦礦型近紅外發光材料，化學組成為Rb₂NaY_1-xF₆:xCr³⁺；其中，x為摻雜的鉻離子相對于釔離子所占的摩爾百分比系數，且0x≤0.15。

本發明的有益效果在于，申請人經過大量的實驗研究發現，雙鈣鈦礦型氟化物具有晶體結構穩定、熔點高、能帶隙寬、結構和形貌多樣等特點，是一類優良的發光基質。Cr³⁺在弱八面體氟化物晶體場中，產生寬帶的紫外吸收和寬帶的藍光吸收，分別對應于三價鉻離子的⁴A_2g→⁴T_1g躍遷和⁴A_2g→⁴T_2g躍遷；在近紅外區產生很強的寬帶發射，對應于⁴T_2g→⁴A_2g的躍遷。